中新網(wǎng)海南文昌7月24日電 (馬帥莎 王澤洋 馮國松)問天實(shí)驗(yàn)艙7月24日成功發(fā)射。作為中國空間站第二個(gè)艙段,實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)部配置了多臺(tái)實(shí)驗(yàn)柜和3個(gè)睡眠區(qū),是航天員將來的主要工作場(chǎng)所。如何控制艙內(nèi)噪聲,為航天員提供安靜舒適的工作環(huán)境備受重視。
北京時(shí)間2022年7月24日14時(shí)22分,搭載問天實(shí)驗(yàn)艙的長(zhǎng)征五號(hào)B遙三運(yùn)載火箭,在我國文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火發(fā)射,發(fā)射取得圓滿成功。屠海超 攝
承擔(dān)此次問天實(shí)驗(yàn)艙噪聲評(píng)估與治理工作的是中國航天科技集團(tuán)五院總裝與環(huán)境工程部空間站力學(xué)試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)。從模擬噪聲源、找準(zhǔn)“大嗓門”到讓設(shè)備“安靜”下來,這支“航天調(diào)音師”團(tuán)隊(duì)想盡妙招。
模擬“起飛的聲音”,從神舟飛船開始
神舟載人飛船發(fā)射過程中,艙外噪聲可達(dá)到140至160分貝。如此“灌耳魔音”中,飛船能否保持正常工作狀態(tài)?艙內(nèi)航天員能否承受得住?為此,在神舟飛船研制之初,為飛船量身定制的大型噪聲試驗(yàn)室應(yīng)運(yùn)而生。
在中國航天科技集團(tuán)五院自主研制的世界第二大混響室中,聲壓可超過飛機(jī)起飛時(shí)噪聲的100倍,保證飛船各項(xiàng)力學(xué)試驗(yàn)“身臨其境”,預(yù)演數(shù)據(jù)“分毫不差”。
神舟載人飛船發(fā)射前,都會(huì)在混響室內(nèi)進(jìn)行全面“體檢”。在試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)的操作下,幾十個(gè)發(fā)聲設(shè)備同時(shí)工作,產(chǎn)生發(fā)射過程中的高聲強(qiáng)噪聲,數(shù)百只傳感器對(duì)飛船進(jìn)行“望聞問切”,檢測(cè)飛船返回艙內(nèi)的噪聲環(huán)境是否滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求,提前幫航天員感受“起飛的聲音”。飛船只有通過“嚴(yán)格體檢”,才能奔赴發(fā)射場(chǎng)。
北京時(shí)間2022年7月24日14時(shí)22分,搭載問天實(shí)驗(yàn)艙的長(zhǎng)征五號(hào)B遙三運(yùn)載火箭,在我國文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火發(fā)射,發(fā)射取得圓滿成功。屠海超 攝
替身“合唱團(tuán)”,找準(zhǔn)“大嗓門”
問天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)部安裝了大量壓氣機(jī)、泵、風(fēng)扇,以及由于空間生命科學(xué)研究任務(wù)所需搭載的“太空冰箱”等諸多“不太安靜”的設(shè)備,這些設(shè)備工作的噪聲疊加在一起就構(gòu)成了空間站內(nèi)的復(fù)雜噪聲環(huán)境。
問天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙交會(huì)對(duì)接后,將組成連通的整體,航天員將進(jìn)入問天實(shí)驗(yàn)艙,開展空間實(shí)驗(yàn)研究工作。為了給航天員提供安靜舒適的工作環(huán)境,必須找出“嗓門”最大、影響最明顯的設(shè)備,進(jìn)行更精準(zhǔn)、更嚴(yán)格的噪聲治理。
問天實(shí)驗(yàn)艙中的設(shè)備來自多個(gè)研制單位,到位時(shí)間各不相同,但噪聲評(píng)估工作不能等到所有噪聲源就位再開展。沒有噪聲源,試驗(yàn)人員就組建了一支替身“合唱團(tuán)”隊(duì)伍,把噪聲模擬出來。
噪聲源模擬技術(shù)好比學(xué)習(xí)唱歌,既要學(xué)好“腔調(diào)”,又要控制好“嗓門”。同時(shí),它也有自己的“錄音棚”——消聲室,可進(jìn)行頻率、聲壓、功率全方位立體模擬。學(xué)會(huì)“唱歌”之后,聲源模擬系統(tǒng)就可以安裝在空間站,這時(shí)試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)還需關(guān)注其安裝狀態(tài),“演員站位”不準(zhǔn),“合唱”就會(huì)亂套。通過獨(dú)唱、二重唱、合唱等各種排練,最終找出影響最大、需要進(jìn)行嚴(yán)格降噪的設(shè)備。
北京時(shí)間2022年7月24日14時(shí)22分,搭載問天實(shí)驗(yàn)艙的長(zhǎng)征五號(hào)B遙三運(yùn)載火箭,在我國文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火發(fā)射,發(fā)射取得圓滿成功。屠海超 攝
多種妙招,讓“大嗓門”安靜下來
找到“大嗓門”以后,如何讓設(shè)備“安靜”下來,是試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)需要攻克的下一批技術(shù)難點(diǎn)。問天實(shí)驗(yàn)艙搭載的“太空冰箱”在設(shè)計(jì)時(shí)做到了最大程度的集成,各組成部分間環(huán)環(huán)相扣。另外,為了保證艙內(nèi)空氣質(zhì)量,空間站對(duì)材料選擇有嚴(yán)格要求,這就導(dǎo)致很多地面常用的降噪材料不適用于空間站。
為了高效降噪,試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)首先對(duì)關(guān)鍵泵機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì),在保證制冷效率的同時(shí),將聲能輸入降至最低,并選用新型附著材料提升結(jié)構(gòu)阻尼,改良箱體的聲輻射效率,通過改變連接關(guān)系改善結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)特性……利用這些細(xì)節(jié)設(shè)計(jì),試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)將“太空冰箱”的噪聲指標(biāo)降低了近20分貝。
此外,艙內(nèi)設(shè)備的噪聲成因、安裝位置、體積大小各不相同,試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)“對(duì)癥下藥”。以振動(dòng)為主的噪聲源,被穿上金屬橡膠定制的松軟舒適的“鞋子”,避免振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲影響航天員;以聲輻射為主的噪聲源,被放在隔聲較好的盒子里……
借助各種妙招,問天實(shí)驗(yàn)艙工作區(qū)噪聲可保持在60分貝以下,睡眠區(qū)保持在50分貝以下,滿足相關(guān)醫(yī)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)要求,為航天員提供安靜舒適的工作生活環(huán)境。(完)
原標(biāo)題:給“大嗓門”設(shè)備降噪 “航天調(diào)音師”讓太空之家“靜”下來